Vl 1: Innate and Adaptive Immunity

1. Prionen

2. Viren

3. Fungi (Pilze)

4. Bakterium

5. Single celled parasite (Einzellige Parasiten)

6. oder auch mehrzellige Parasiten

1. Anatomische Barrieren

   -> verhindert dass Krh.erreger von unsterilen äußeren ins sterile innere gelangen

   Haut, Mundschleimhaut, Atemwegs- und Darmepithel;

2. Komplementsystem und antimikrobielle Proteine

   C3, C5, Defensine;

3. Angeborenes Immunsystem

   Dendritische Zellen, Makrophagen, Granulozyten, NK(T)-Zellen;

4. Adaptives Immunsystem

   T-Zellen, B-Zellen, Antikörper;

-> verhindern dass Krh.erreger von unsterilen äußeren ins sterile innere gelangen - es gibt 3 Arten:

1. Mechanisch

   -> tight junctions der Epithelzellen (Haut), Luft- oder -Flüssigkeitsströmungen (Haut & Darm), Schleimbewegung

   durch Flimmerhärchen (Lunge), Tränen und Nasenflimmerhärchen (Augen, Nase)

2. Chemisch

   -> Fettsäuren (Haut), geringer pH oder Enzyme = wie pepsin (Darm), pulmonalen surfactant = reduzieren Oberflächenspannung des Schleims (Lunge), Enzyme in tränen (lysozym), Antimikrobielle Peptide

3. Mikrobiologische

   -> unsere Körpereigene Flora besetzt die ökologische Nische und lässt dadurch keinen Platz für pathogene Erreger

wenn ein Bakterium es durch die Anatomische Barrieren schafft, wrd das Komplementsystem und die antimikrobiellen Proteine aktiviert:

1. Oberfläche d. Bakteriums wird mit Antikörpern makiert

2. Binden mehrere Antikörper, locken sie das C1-Protein an (Complement Protein 1)

3. C1 setzt C2 und C4 um (spaltet diese auf)

   -> C2 in C2s(groß) & C2b (klein)

   -> C4 in C4a (klein) und C4b (groß)

4. C2a & C4b lagern sich zusammen (die beiden großen) (dieser Komplex nennt sich C3-Convertase)

   -> weil er C3 binden kann

5. Die C3-Convertase convertiert C3 (setzt es um) in:

   -> C3a (klein)

   -> C3b (groß)

6. C3a schwimmt weg und lockt andere Immunzellen an (Rekrutierung): Hilfe - wir müssen einen Krherreger bekämpfen der das Komplementsystem angeworfen hat

7. C3b (groß) bleibt auf Oberfl. des Baketiums hängen

8. Immunzellen (wie Makrophagen) erkennen das C3b auf der Oberfläche des Bakteriums (mittels ihres C3b Rezeptors) und fressen das Bakterium oder töten es

9. aus dem C4b, C2a, dem C3b wird die C5 Convertase die C5 umsetzt

   -> in C5a (klein) lockt auch Immunzellen an

   -> C5b (groß)

10. C5b (groß) setzt C6 um und bindet C7 und C8

    -> dadurch wird C9 aktiviert

11. C9 baut Poren in die Oberfläche des Krh.erregers ein

    -> führt zur Cytolyse = innere des Bakteriums fließt unkontrolliert nach außen

1. Opsonierung

   -> Krh.erreger wird für andere Komponenten des Immunsystems makiert

2. Rekrutierung/ Aktivierung

   -> der kleinen Complement Teile

   -> führt zu Entzündungen & Gewebeverletzung

3. Phagozytose & Abtötung (durch Poren)

1. Klassischer Weg

   -> Über die Bindung von Antikörpern an ein spezifisches Antigen auf der Oberfläche des Krankheitserregers

   ! funktioniert nicht beim 1 Kontakt, da ja erst Ak gebildet werden müssen

2. Alternativer Weg

   -> Erregeroberfläche schafft lokale Umgebung für Komplementbindung = c3a ist instabil und zerfällt sobald es an die Oberfl. andockt zu

3. Lektin-Weg

   -> Über Mannose-bindendes Lektin (MBL), das an die

   Oberfläche des Krankheitserregers bindet

-> die Antimikrobiollen Peptide sind positiv geladen und lagern sich deshalb in die negativ geladene Membran d. Krh.erregers

-> da sich die positiv geladenen Teilchen gegenseitig abstoßen entsteht ein Kanal aus dem das Zellinnere des Erregers ungehindert nach außen tritt

-> befinden sich in allen Körperflüssiigkeiten

Im Kochenmark aus pluripotenten Stammzellen

daraus werden:

a. gemeinsame lymphoide Vorläufer -> daras entwickelt sich adaptives Immunsystem (B-Zellen, T-Zellen)

b. gemeinsame myeloide Vorläufer -> entwickeln sich zu allen Zellen des angeborenen Immunsystems (Makrophagen, Dendritische Zellen, Eosinophile, Basophile, Neutrophile, Mastzellen) genannt polymorph nukleäre granulozyten

durch Mustererkennungsrezeptoren (Pattern recognition receptor [PRR]) die Pathogen-assoziierte molekulare Muster

(PAMP) erkennen (z.B. Zellwandbestandteile)

-> z.B erkennt der TLR Rezeptor das Flaggelin aus den Flagellen der Bakterien

1. Dendritische Zellen

2. Makrophagen

-> "Sensorzellen" exprimieren Mustererkennungsrezeptoren, die eine Unterscheidung zw. "Selbst" und "Nicht-Selbst"

1. Toll-like Rezeptoren

2. C-Typ lectin Rezeptoren

   ->erkennen Mikrobielle Mehrfachzucker (Polysaccharide)

   in Viren, Pilzen, Baketrien & entarteten Zellen (Krebszellen)

3. CDS (Cytosolischen DNA Sensor)

   -> erkennt Mikrobielle DNA Strukturen

4. RLR (RIG-like receptor)

   -> erkennt virale RNA

5. NOD (Nod-like Rezeptoren)

   -> erkennen Zellwandlipide, bestandteile geschäditer eigener Zellen, Flagellin IN der Zelle

   
   

1. Auf der Oberfläche von Immunzellen-> erkennen auch die Bestandteile auf der Oberfläche von Pathogenen

   z.B:

   -> TLR4 erkennt LPS (Lipopolysaccharid)

   -> TLR5 erkennt Flagellin

   -> TLR2/6 oder TLR 1/2 erkennen beide Lipoproteine - also Proteine mit Fettsäuren dran (wichtiger BEstandteil gramm-negativer Bakterien)

2. Die die In der Zelle exprimiert werden (im Endosomen - also in den Vesikelsäcken) -> erkennen Erbinformationen die es bei uns so nicht gibt

   z.B.

   -> TLR7 erkennt doppelstrang RNA

   -> TLR3 erkennt doppelstrang RNA

   -> TLR9 erknennt CpG DNA (Cytosin-phosphagruppe Guanin) also nicht MEthylierte CPG Motive (ist in pathogenen so, bei uns sind die Methyliert)

1. Bakterium wird durch Antigenpräsentierende Zelle entdeckt

   -> Flagellin bindet an TLR5

2. aktivierendes Signal wird in Zellkern transduziert (weitegeleitet) -> dadurch werden viele 1000 Gene angeschaltet

3. zusätzlich nimmt Zelle verstärkt umgebende Partikel auf (z.B. das umherschwimmende Flagellin) und verdaut diese im inneren zu Peptiden (=prozessiert) -> diese Peptide werden auf der Oberfläche der Zelle präsentiert (Signal 1)

4. Co-Stimulatorische SIgnale werden gemacht (Signal 2)

5. Cytokine werden gemacht (Signal 3)

6. Trifft Antigenprä.Zelle auf T-Zelle, kann diese alle 3 Signale warnehmen

   -> Signal 1 über den T-Zell Rezeptor, Signal 2 über bestimmte Rezeptoren und Signal 3 über Cytokinrezeptoren

7. kommen Signal 1,2 &3 zusammen wird die T-Zelle aktiviert (nur dann, nicht bei nur 2 Signalen)

Die Antigenpräsentierende Zelle aktiviert eine naive T-Zelle wenn alle 3 Signale vorhanden sind (Naiv = noch nie vorher aktiviert)

-> dann wird aus der naiven T-Zelle eine Effektor T-Zelle = Sie verändert sich Strukturell

-> und nimmt Ihre Funktion auf = Cytokine produzieren

-> diese sagen anderen Zellen was zu tun ist = also sie aktivieren Phagocyten, sorgen für eine Entzündung und aktivieren die Proliferation und Differenzierung von T- und B-Zellen

Cytokine sagen anderen Zellen WAS zu tun ist

Chemokine sagen den anderen Zellen WO etwas zu tun ist

1. Wärme (Kalor)

2. Rötung (rubor)

3. Schmerz (dolor)

4. Schwellung (Tumor)

5. Verlust der Funktion (functio laesa)

1. Fresszelle trifft auf Bakterium

2. Bildung Cytokine & Chemokine

3. Weitung der Blutgefäße + werden durchlässiger für andere Zellen (Rötung)

4. Immunzellen wandern an Infektionsstelle ein (schwellung)

5. Auch körpereigene Zellen werden dabei zerstört (Schmerz)

häufigste Zellen im Blut

1. Können Krherreger phagozytieren

2. produzieren ROS (Reaktive Sauerstoffspezies)

   -> reist Moleküle aus dem Krakherreger

3. Neutrophile können degranulieren

   -> den Inhalt der Granula (säcke voller zytotoxischer Substanzen) freisetzen

   -> z.B.

   1. Hydrolytische Enzyme (lösen andere Enzyme auf)

   2. Myeloperoxidase (nimmt H2o2 von Bakterien macht daraus ROS)

   3. Lysozym (Verdauut äußere begrenzung der BAkterien Laktoferrin (klaut das Eisen aus wichtigen Molekülen, die dann funktionsuntüchtig werden)

   4. Alkalische Phosphatase (lockt andere Immunzellen an + aktiviert diese)

4. Netose

   -> können Ihren Zellkern abbauen und Netzartig um Bakterium zu wickeln um Bakterien zu fangen

1. Mastzellen detektieren die Oberfläche des Parasiten als Fremd -> durch Antikörper

2. degranulieren (setzen sekundenschnell bereits vorproduzierte zytotoxische Substanzen frei)

   1. Histamine -> aktiviert stark andere Immunzellen

   2. Serotonin -> aktiviert andere Immunzellen

   3. Proteasen -> bauen andere Proteine ab (wichtig beim Abbau von Giften)

   4. Heparin -> Gerringungshemmer - stört Stoffwechsel des Parasiten

   5. Cytokine -> locken andere Immunzellen an

3. zusätzlich wird durch degranulierung die produktione weiterer Substanzen angeregt

   1. v.a Fettabbauende Substanzen -> vermitteln auf sehr kurze entfernung sehr starke entzündungen -> aktiviert alle möglichen Immunzellen

   2. weitere Cytokine

   3. Chemokine

   4. …usw substanzen um Parasit zu bekämpfen

• können auch durch Druck oder Temperaturen aktiviert werden

• in manchen Fällen auch von eigentlich ungefährlichen Substanzen (über die sog. IgE Antikörper) (wie Tomate, Wespe) = Allergie

• Schädigen durch Ihren Wirkstoffcocktail auch “gutes Gewebe” = Entzündungssymptome

• Basophile Zellen

  nur Blut

• Eosinophile

  Lungengewebe, Darmgewebe, Genitaltrakt

• Mastzellen

  überall im Körper in Kontaktflächen zum Außenmedium (also unter der Haut, unter Blutgefäßen)

-> sind Lymphozyten

• T-Zellen

  Zellulärmer Arm des adaptiven Immunsystems

• B-Zellen

  Humoraler Teil (im Blut) des adaptiven Immunsystems

• von B-Zellen produzierte Antikörper

adaptives (erworbenes Immunystems)

-> die Rezeptoren den angeborenen Immunsystems sind genetisch codiert und bei jedem Menschen gleich

-> die Rezeptoren des erworbenen Immunsystems werden nach der Geburt erst zusammen gebaut und erst aktiviert wenn sie gebraucht werden aktiviert

• werden aus einzelnen Bausteinen zusammengebaut

• durch Rekombination gehen teile verloren (passiert zufällig)

• durch Spleißing werden die Teile zusammengebaut und doppelte Teile entfernt (auch zufälig welche)

• dann wird das in ein Protein übersetzt

-> durch die Unterschiedlichen Bausteine sieht dann die Spitze des T-Zell Rezeptors unterschiedlich aus

-> aus dem T-Zrll vorläufer können sich folgende Zellen differentieren:

1. T-Helferzellen (CD4+)

   bei Aktivierung: Cytokinproduktion, aktivieren Makrophagen + locken diese zur Infektionsstelle

2. Regulatorische T-Zellen

   können auch unsere eigenen Zellen & Gewebe erkennen. Können dann z.B. aktivierte Antigenpräsentierende Zellen abschalten, Cytokine Produzieren die Immunsystem abschalten (Il-10, TGF-ß). Und können Autoreaktive Zellen mit Ihrer Granula in die Apoptose treiben (perforin, Granzym)

   
   

3. Cytotoxische T-Zellen (CD8+)

   erkennt Infizierte Zellen, bei Aktivierung: setzt ihre Granula frei: Perforin macht membran der Zelle durchlässig, Granzym löst in Zelle apoptose aus

Der T-Zell vorläufer entwickelt sich in T-Helferzelle, die T-Helferzelle differentiert sich weiter aus - je nachdem welche Cytokine die Antigenpräsentierende Zelle der T-Helferzelle bei der aktivierung zur verfügung stellt, werden in T-Helferzelle unterschiedl. Gene eingeschaltet

• TH1-Zellen: Interzelluläre Bakterien

• TH2-Zellen: Parasiten

• TH17-Zellen: Extrazelluläre Bakterien

• TFH-Zellen (T-Follikuläre): unterstützen B-Zellen bei der aktivierung

• Treg-Zellen (regulatorische Tezelln): Immunantworten abschalten

• das gilt auch für die CD8+ T-Helferzellen

1. B-Zelle trifft auf Antigen

2. nimmt das über Ihren B-Zellrezeptor) auf + macht Peptide daraus & Präsentiert diese auf MHCII Molekülen (Signal 1)

3. schwimmen dann in Lymphknoten wo sie auf T-Zellen treffen. Passt das auf MHC präsentierte Peptid zum Rezeptor der T-Zelle, wird dieses als pathogen erkannt. (da T-Zelle die Info über pathogen von Antigenpräsentierender Zelle hat) (Signal 2 geht von T-Zelle zur B-Zelle)

4. Signal 3: es werden durch T-Zelle Cytokine gemacht

Aktivierung der B-Zelle sorgt für entwicklung der B-Zelle, vermehrung und Antikörper produktion (aus aktivierter B-Zelle wird eine Antikörperproduzierende Plasmazelle)

-die nach außen abgegebene lösliche Form des B-Zell Rezeptors

1. Neutralisiereung

   Bindung des AK an Oberfl. d. Krh.erregers führt zucKlumpenbildung - dadurch abbau

2. Opsonisierung

   makireren von Krh.erregern als Fremd + gefährlich, indem sie an die Oberfläche des Pathogens binden

3. Aktivierung des Complementsystems

   
   

• spitze des AK ist bei allen B-Zelen unterschiedlich (rot)

-> je mehr Antigenbindende Stellen, desto besser funktioniert die aktivierung

-> Pentamere haben richtig viele Antigenbindende Stellen

-> besonders am Anfang einer Infektion wichtig, da hier die Antikörper noch nicht so ausgereift sind = Qualität wird mit Quantität ersetzt

Die Aktivierung des adaptiven Immunsystems führt zur Bildung von Gedächtniszellen

1. Einleitung

2. Expansion

3. Kontraktion (Abbau)